狭窄场地下深基坑土方挖运方案创新

1、狭窄场地下深基坑土方挖运方案创新一、工程概况福州中旅城二期工程位于福州五四路繁华路段，占地面积为2.5万，由三座4445层住宅和一座40层办公楼组成，建筑高度150m，总建筑面积约为24万，其中地下室四层，总建筑面积7.2万，基坑平均深度20.4m，局部深度达24m，土方总量为35万m3。工程具有“高、大、难、新”、地质条件复杂、场地周边道路狭窄等特点。二、小组概况活动课题狭窄场地下深基坑土方挖运方案创新小组名称中旅城二期QC小组小组类型创新型登记编号ZQS:2008-030-030#登记日期活动时间2008.022008.12TQC教育时间人均48小时小组人数8QC小组出勤率100%小 组

2、成 员 简 介成 员姓名职 务职 称文化程度组内分工组 长副组长副组长组 员组 员组 员组 员组 员顾 问顾 问三、课题选择1、问题的提出 本工程为四层地下室，基坑深度为福建省之最，土方开挖总量为35万m3。土方工程其完成速度的快慢，直接影响到整个工程的工期。2008.02.10日小组在组长郭常胜组织下，召开了一次讨论会，进行了认真分析，发现影响本工程土方挖运效率的问题有以下几个：由于场地狭窄，基坑周边道路宽度仅为1.5m3m宽，土石方挖运机械无法停放、运行。因基坑圆形内支撑需闭合形成整体受力结构的特点限制，土方的运输受到限制。2、调查分析针对影响土方运输效率的两个问题，小组成员进一步深入分析

3、，发现其主要原因如下：场地受限：中旅二期工程位于福州五四路繁华路段，由于周边楼房、道路、原场地古树和办公临建限制，基坑边距离围墙仅1.5m3m宽，施工场地十分狭小，土石方挖运机械无法展开作业。土方量大、地质条件恶劣：本工程为四层地下室，土方开挖方量约35万m3，基坑挖深20.4m，最深处达24.3m，目前为福建省最深的基坑，且基坑内大部分为淤泥和粘性土，属于软土地基，地质条件较恶劣。基坑支护形式影响：基坑支护内支撑采用三层圆形钢筋混凝土支撑结构，土方工程与基坑支护工作穿插进行，即在土方开挖阶段，根据支撑的设计要求将土方划分成若干层和若干区域开挖。同时开挖不影响内支撑受力，确保基坑不出现大的变形

4、。工期紧迫：根据施工进度图，土方开挖处于关键线路。只有在2009.01.20日前完成土方开挖，才能满足整体进度目标，同时由于福州地区雨季为1月4月，为保证基坑安全，必须在雨季来临前完成地下室底板浇筑。由此要在2008.12.30日之前完成地下室土方开挖工作以便后续有足够时间完成底板的浇筑。由于工程地处繁华闹市区，受到环保、交通法规限制，只能在夜间（19：00次日凌晨5：00）进行土方挖运。3、课题确认在地质条件复杂的狭窄场地下按期完成如此大量的挖土作业，在福建省无此先例，本公司在此方面也无相关施工经验，并且没有类似工程可以借鉴。所以根据分析，小组确定本次活动课题为狭窄场地下深基坑土方挖运方案创

5、新。四、确定活动目标在桩基工程结束后（2008.06.30日）至2008.12.30日之前（180天）内完成基坑35万m3土方开挖的任务，即每日运送土方：35万m3÷180天=2000 m3/天。五、提出方案，确定最佳方案1、提出运输方案由于工地施工场地限制以及受到基坑支护形式影响，无法采用常规方式运输土方，摆在我们面前的首要难题就是如何将土方从基坑内运输出去。2008年2月20日，小组成员在项目部会议室召开第三次会议，小组成员围绕课题，通过“头脑风暴法”，集思广益对深基坑土方挖运方案进行了讨论，提出了以下四个假想运土方案：方案留置斜坡道，放坡运送土方有利因素：施工简单，挖掘机作业时

6、无限制，效率高，为福建地区常见的施工方法，施工经验丰富。不利因素：受场地大小的制约，仅适用于基坑四周空旷、有足够的放坡场地的情况，无法适用于狭小的场地；安全性不高，在软土地基下容易发生陷车，塌方等事故；按照土方放坡系数8°计算，本工程所需坡道长度为187m，超过基坑范围，因此无法实现；若以基坑直径放坡则坡度达到30°，超出运土车爬坡范围，也无法实现。方案利用塔吊等垂直运输工具吊运有利因素：使用范围大，能够包括基坑任何角落,土方运输方便。不利因素：运输速度慢，基坑角落部位需要二次，三次转运，效率低；利用料斗吊运，单次运量仅为1m3；平均运土量为40m3/h,按照运土时间10小

7、时计算日出土方为400m3，无法满足日运送土方2000m3的要求。方案基坑分层分段接力开挖有利因素：适用于深基坑土方开挖，不受场地限制不利因素：所需的挖掘机械数量多，按照日立EX250型挖掘机日出土方量100 m3/天计算 2000m3÷100m3/天=20台，机械数量无法满足要求，且受场地限制无法摆放；由于基坑范围大，部分角落需多次转运，效率低；根据现场能够摆放挖掘机数量10台计算100m3/天*10台=1000m3/天，无法满足日运送土方2000m3的要求。方案建造临时钢栈桥有利因素：钢栈桥安装速度快，生产安装与土方开挖可以流水施工，几乎不占用工期；可随工序逐段施工，无需完成全部

8、就可使用，与土方开挖同步进行；可随地下室进度逐段快速拆除。不利因素：钢结构前期投入成本较高，预算造价约为1000万元2、方案的评估、选定方案评价综合得分结论评分人因素一方案效果66556567经济投入556565实施难度898999工期898899得分667064647266二方案效果77677671经济投入776787实施难度878778工期878788得分747068707470三方案效果999896979方案四能最大限度满足要求予以采用经济投入889888实施难度666767工期787887得分788080788080四方案效果99899882经济投入989898实施难度878788工期

9、788778得分848282808480说明：各单项按满分10分，最低分3分进行打分，34分为差，56分为及格，78分为良好，910分为优秀。各因素的权重为：方案效果4、经济投入2、施工难度2、工期2。制表人： 制表日期：2008.02.283、方案的确定经综合对比分析，小组决定采用方案四（建造钢栈桥）施工。虽然前期投入较大，但能充分满足整体进度需要；且考虑福州地区入春后雨季随之而至，一旦进入雨季深达20.4m基坑将有极大的潜在危险，尤其是周围高楼林立，万一出现安全事故必定会造成非常恶劣的社会影响和极大的经济损失。因此，从安全和整体进度的角度出发，必须在雨季来临之前完成土方工程。因此，小组一致

10、认为方案(四)为最佳方案。4、开挖方案的选择、优化确认了土方运输方式之后，小组就如何有效提高土方开挖效率进行了认真分析，对原有的土方开挖方案进行了一系列科学优化，确定了“分层、分块、对称开挖，保持基坑受力均衡”一系列开挖原则。六、制定对策2008.03.02日，小组在项目部会议室，针对土方挖运方案进行了初步设计，并确定了流程如下：方案流程图：钢栈桥方案设计钢栈桥结构设计钢栈桥冲孔灌注桩施工 钢栈桥构件预制 土方开挖及桥身施工（与土方开挖同时分段进行）同时小组针对流程的每一个步骤制定了对策表如下：对策表序号实施步骤对 策目 标措 施地 点完 成时 间负责人1钢栈桥方案设计根据施工场地实际情况进行

11、钢栈桥形式设计1、设计出适合场地要求的钢栈桥布置方案2、绘制出钢栈桥的建筑图1.查阅有关资料，确定钢栈桥的建筑形式2.组织小组讨论建立模型的准确性，并请专家进行分析论证；3. 建立钢栈桥平面布置图及建筑模型；项目部会议室2008.032钢栈桥结构设计根据钢栈桥的建筑方案进行结构设计1、解决钢栈桥的变形量及选材问题，构件稳定性的验算2、绘制出完整的施工图委托设计院进行钢栈桥的结构设计项目部会议室设计院2008.043钢栈桥冲孔灌注桩 施工严格按照图纸规范要求加工 现场实施灌注桩、钢构柱施工符合设计要求，桩位偏差不超过50mm 1.熟悉图纸规范要求，常驻施工现场控制过程的关键步骤；2.严格控制施工

12、质量。现 场2008.064钢栈桥构件预制由专业厂家负责加工制作构件原材料符合要求，构件全部焊缝达到二级标准1.选定有实力、信誉好的厂家；2.派专人全程监督。钢结构厂家2008.105土方开挖及桥身施工（与土方开挖同时进行）现场加工现场实施土方开挖应与钢栈桥安装进度同步，保证日出土方能达到2000m31.小组成员常驻现场，协调好土方班组与钢结构班组的进度，对进度关键节点给予控制；2.组织小组成员针对现场的实际情况对土方开挖方案优化创新并落实。现 场项目部会议室2008.12七、实施阶段实施一：钢栈桥的建筑设计查阅有关资料，确定钢栈桥的建筑形式首先按照运土车满载爬坡角度8°计算，从地面

13、（±0.00m）到达基坑底部（-20.4m）所需路程为187m，大大超出了基坑范围，因此我们确定了钢栈桥的基本建筑形式为带转角双车道斜坡式，桥面宽度为10m，以方便运土车同时进出。确定了钢栈桥的建筑形式后，结合工地的出入口和主体结构在基坑的定位，我们确定钢栈桥的布置范围，避免桥身与主体结构冲突，给将来主体施工带来不便。运土车满载最大爬坡角度为10°，但考虑到施工现场的情况（如材料堆放，天气路滑等）我们设计钢栈桥的坡度为8.5°，根据运土车的转弯半径，确定钢栈桥的转角平台的尺寸为20x25m，方便运输车辆的行驶通过。最终，我们确定了钢栈桥的建筑方案：组织小组讨论建立

14、模型的准确性，并请专家进行分析论证2008.03.11日，小组对钢栈桥的模型准确性进行了讨论，并于13日召开了专家研讨会，邀请有关方面专家对模型进行了分析论证，方案得到了专家的肯定建立钢栈桥平面布置图及建筑模型实施检查：正式方案及深化设计于2008年3月17日修订完毕。第一个实施步骤按计划如期完成。实施二：钢栈桥的结构设计确认方案后委托福建省设计院根据我们的建筑方案进行钢栈桥的结构设计，并进行了深入优化，明确各节点的做法、工艺及材料要求。实施检查：于2008.04.11日收到设计院全套施工图纸，并通过专家组的论证通过。实施三：钢栈桥冲孔灌注桩施工钢栈桥结构设计结束后，我们在2008年4月13日

15、进入了钢栈桥冲孔灌注桩施工阶段。根据现场情况我们进行了一系列施工优化措施一：为节省工期，钢栈桥的支撑桩及格构柱在主体桩基工程中预先打入措施二：为保证灌注桩桩位不偏差，我们采用两台全站仪角度交汇法进行桩位放样。措施三：灌注桩与格构柱交接处应加强连接。钢构柱伸入桩身部分用直径20mm的短钢筋将其与钢筋笼的主筋连接，每隔1m布置一道。同时格构柱上设置剪力钉，锚入混凝土中，保证混凝土灌注桩与钢构柱连接稳固。实施检查：土方开挖后经建设、监理单位各方共同检测，灌注桩连接强度符合要求，基桩桩位最大偏差值为45mm，满足设计要求。桩号桩位偏差桩号桩位偏差桩号桩位偏差桩号桩位偏差10#35mm22#30mm50

16、#30mm8#40mm12#40mm25#45mm32#40mm45#40mm备注：未标注桩偏位均小于30mm实施四：钢栈桥构件预制由于本工程施工场地十分狭窄，现场不具备加工条件。为确保工程质量，小组经研究与考察后决定本工程钢梁、钢桁架、格构柱均在加工厂制作，再根据进度要求分批运到现场进行安装。经过考察，我们选定了福建省优质企业榕都钢结构公司进行构件的加工制作。同时派专人常驻厂家，监督构件生产制作过程符合标准。实施检查：小组对每一批进场钢构件进行了检测，构件原材料检测合格，结构焊缝全部达到二级焊缝标准，目标达成。实施五：土方开挖方案优化及桥身施工（与土方开挖同时分段进行）钢栈桥的桥身施工是根据

17、土方开挖进度以及支撑梁的不同标高设计情况而分层分段进行。具体的土方开挖优化及桥身、支撑梁施工配合程序如下：第一层土方开挖：我们采取角部（东南角）先行开挖的方式，并同时施工东南角的钢栈桥第一施工段至-5.690m和内支撑。完成后进行另外三个角落的土方开挖，基坑四角支撑相继完成。利用第一道支撑养护期最后开挖中部土方。第二层土方开挖：第一道支撑达到设计强度后，我们利用钢栈桥第一施工段开挖第二道支撑土方.原定方案中是四角先开挖，中部土方最后开挖，但是经分析，因基坑西北角距周边民房距离较近（最近处仅2-3米），且民房基础埋深较浅。如果采用原开挖顺序，土体会暴露较长时间，维护体因承受民房基础挤土效应而产生

18、较大的变形量。如不采取措施，造成民房倾斜、出现裂缝、甚至倒塌，将会造成极其恶劣的影响。所以，我们根据实际情况对第二道支撑土方开挖顺序进行优化：我们利用钢栈桥第一施工段垫土坡至基坑作业面首先开挖基坑中部土方至特定标高，先行施工钢栈桥第二施工段至-8.627m，待修建完毕后，首先开挖基坑两对角（西南角与东北角）土方，建造支撑，待支撑修建好后修建东南角支撑，最后集中力量突击开挖基坑西北侧土方，修建西北角第二道支撑。同时，为支撑尽快达到设计强度，我们对支撑混凝土增加早强剂，以支撑提前达到设计强度，减少土体暴露时间，使土方开挖对周边民房的影响降至最小。第三层土方开挖：第二道支撑达到设计强度后，利用-8.

19、627m坡道对称开挖转运四周网格土方，从-9.3m开挖至-12.6m，并施工第三道支撑，同时将钢栈桥修至-8.627m转台。第四层土方开挖：利用第三道内支撑养护期，挖除圈内土方至-15.2m，同时将钢栈桥施工至最后-14.026m转台。第三道支撑梁达到设计强度后，利用-14.026m的钢栈桥转台垫土坡开挖底板土方，进行地下室底板施工。实施检查：通过实施对策，土方开挖与钢栈桥施工进度互不干扰，同步进行。日运送土方量达到了2200m3。当土方开挖完成后，浇筑底板混凝土时，泵车可停靠在钢栈桥上，混凝土搅拌车也可以利用钢栈桥进出场地；底板施工完成后，材料、施工机械还可以堆放在钢栈桥上，以解决场地狭小问题。以此类推，直至地下室结构施工完成。八、实施效果总检查进度效益：通过创新地使用钢栈桥及土方开挖方案优化，有效的解决了软土地基条件下超深地下室开挖及狭窄场地土方运输的难题；极大的提高了深基坑土方及材料的运输效率。土方开挖工作于2008年12月10日完成，比原定计划缩短了20天，日出土方达到了2200 m3 ，同时在地下室结构施工中，钢栈桥对钢筋、模板等材料的垂直快速吊运和大体积基础混凝土浇筑点的合理布置也起到了十分关键的作用。这些都在地下室